У всех покрытий, независимо от назначения, должны быть: хорошее сцепление с основой, мелкокристаллическая структура, равномерный цвет, минимальная пористость. В зависимости от назначения, кроме общих требований, к покрытиям предъявляются специальные требования.
ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНЫМ ПОКРЫТИЯМ
Рассмотрим, прежде всего, несколько видов защитных покрытий:
- для стали и чугуна — цинкование, кадмирование, никелирование, фосфатирование, оксидирование;
- для алюминия и его сплавов — анодирование и пассивирование, для цинкового сплава — пассивирование;
- для латуни — никелирование.
Определяющим качеством для этой группы покрытий является вид и толщина слоя для металлических покрытий и целостность плёнки для фосфатных, оксидных, хромато-оксидных, хроматно-фосфатных, фосфатно-оксидных покрытий. Требования к внешнему виду защитных металлических покрытий ограничиваются равномерностью цвета и отсутствием внешних дефектов, влияющих на антикоррозионную стойкость покрытия. Например, блестящие цинковые и кадмиевые покрытия исключают следы от рук и улучшают товарный вид.
Внешний вид хроматных плёнок на цинковом и кадмиевом покрытиях, пассивных плёнок на цинковом и алюминиевом сплавах по интенсивности окраски определяет равномерность и качество плёнки и поэтому является одним из основных параметров контроля. Цвет пассивированных кадмиевых и цинковых покрытий должен быть золотисто-желтым с радужными оттенками, коричневый цвет плёнок указывает на их низкое качество. Пассивные плёнки на алюминиевом и цинковом сплавах в зависимости от состава сплава имеют цвета: светло-серый, золотисто-желтый, желтый, голубой. Разнотонность цвета, светлые и тёмные полосы на поверхности деталей говорят о плохом качестве плёнки.
Цвет анодно-окисного покрытия зависит от состава сплава и может быть от светло-коричневого, а для магниевых сплавов – от желтого до тёмно-зелёного.
ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМ ПОКРЫТИЯМ
В качестве защитно-декоративных покрытий зачастую применяют многослойные медь-никель-хромовые покрытия для деталей из стали, пластмасс и цинковых сплавов и анодизационные покрытия для деталей из деформированных алюминиевых сплавов.
У многослойных покрытий катодный характер защиты и поэтому они должны обеспечивать надёжную механическую защиту основного металла от коррозионных разрушений.
Также применяют коррозионностойкие никелевые покрытия систем сил-никель и три-никель, которые по коррозионной стойкости превосходят блестящие одинарные никелевые покрытия в 2,5-3 раза. В отличие от защитных покрытий внешний виз защитно-декоративных покрытий – один из основных показателей его качества.
К металлическому защитно-декоративному покрытию, кроме защиты от коррозии, предъявляются требования:
- покрытие должно быть серебристо-серого цвета с блеском;
- обладать высокой отражательной способностью;
- должно быть без поверхностных дефектов на видовой стороне детали.
К обратной стороне деталей не предъявляют в отношении декоративности требования, толщина слоя также не регламентируется. Однако, наличие минимального защитного слоя обязательно.
Требования к декоративным анодизационным покрытиям ограничиваются толщиной плёнки, цветом, блеском, отсутствием внешних дефектов.
Как правило, внешний вид деталей защитно-декоративной группы определяется техническими условиями (ТУ) на изделие и обусловливается эталоном.
ТРЕБОВАНИЯ К СПЕЦИАЛЬНЫМ ПОКРЫТИЯМ
В качестве специальных покрытий применяют: молочный хром, микропористый хром, твёрдый хром, медь для притирочных или декоративных целей, олово и т.д. Кроме того, к специальным покрытиям относятся: антифрикционное фосфатирование и сульфидирование, фосфатирование перед экструзией, твёрдое анодирование. Общее требование для всех металлических специальных покрытий – определённая толщина слоя и точность границ нанесения.
Твёрдость – одно из основных свойств электролитических покрытий. Ниже, в таблице, представлены данные о твёрдости гальванических покрытий, получаемых в разных электролитах. Твёрдость покрытий измеряется с помощью специального оборудования, в котором алмазная пирамидка под различной нагрузкой вдавливается в покрытие и размер диагонали отпечатка характеризует микротвёрдость покрытия. Микротвёрдость выражается в мегапаскалях (по Виккерсу, HV, МПа, таблица 1).
Покрытие | Твёрдость по Винкерсу HV, МПа |
---|---|
Цинковое | 400…600 |
Кадмиевое | 350…500 |
Медное: | |
— из кислых электролитов | 600…800 |
— из цианистых электролитов | 600…1200 |
Оловянное | 120…300 |
Свинцовое | 80…120 |
Никелевое: | |
— из горячих электролитов | 1400…1600 |
— из холодных электролитов | 3000…5000 |
— химическое | 6500…9000 |
Хромовое: | |
— режим молочного хрома | 4500…6000 |
— режим твёрдого хрома | 7500…11000 |
— из тетрахроматного электролита | 3500…4000 |
Серебряное | 600…1400 |
Серебряное твёрдое (сплав серебро-сурьма) | 1800…2200 |
Золотое | 400…600 |
Палладиевое | 2500…4000 |
Родиевое | 5000…8000 |
Рутениевое | 8000…9000 |
Железное | 4500…7000 |
Электрические свойства. К электрическим свойствам относится электропроводность и переходное (контактное) сопротивление. Эти величины необходимо учитывать при выборе покрытий для контактов и для различных деталей приборов. В таблице 2, представлены значения удельных и контактных сопротивлений, которые были определены на образцах,имитирующих точечные контакты в виде двух пересекающихся проволочек диаметром 1 мм, при различных условиях на контакте.
Покрытие | Нагрузка, Н | |||
---|---|---|---|---|
0,01 | 0,05 | 0,25 | 0,8 | |
Серебряное | 0,08 | 0,009 | 0,008 | 0,006 |
Золотое | 0,1 | 0,01 | 0,009 | 0,008 |
Палладиевое | 0,17 | 0,015 | 0,015 | 0,011 |
Родиевое | 0,17 | 0,012 | 0,01 | 0,008 |
Никелевое (химическое) | — | 4…11 | 4 | 2,1 |
Никелевое | — | 0,25 | 0,05 | 0,015 |
Шероховатость поверхности. Шероховатость поверхности деталей после нанесения электролитических покрытий меняется, как правило, незначительно. В таблице приведены данные, показывающие влияние способов подготовки поверхности и условий электроосаждения на шероховатость покрытия.
Покрытие | Класс шероховатости | |
---|---|---|
до покрытия | после покрытия | |
Медное | 6…9 | 7…8 |
Никелевое: | ||
— глянцевое | 7…10 | 10…13 |
— полуглянцевое | 6…8 | 7…9 |
— матовое | 5…8 | 5…8 |
Хромовое: | ||
— блестящее | 7…10 | 10…13 |
— полублестящее | 5…7 | 7…10 |
— матовое | 5…7 | 5…7 |
Цинковое | 7…8 | 5…7 |
Кадмиевое | 7…10 | 7…9 |
Оловянное | 6…8 | 6…8 |
Серебряное: | ||
— блестящее | 7…9 | 10…13 |
— матовое | 5…6 | 6…7 |
Оксидное: | ||
— по стали | 6…9 | 6…8 |
— по латуни | 7…9 | 6…8 |
— по алюминию | 6…7 | 6…7 |
Фосфатное | 5…6 | 4…5 |
Интересно заметить, что шероховатость поверхности, в случае нанесения глянцевых и полуглянцевых, блестящих и полублестящих покрытий, растёт. В то время, как при нанесении матовых покрытий, в том числе оксидных и фосфатных плёнок, шероховатость не меняется, или меняется незначительно. Это связано с отражающей способностью кристаллических структур осаждённых на поверхность детали. Более крупные — отражают свет гораздо лучше, в то время, как «матирующее» покрытие состоит из более мелких структур, что в свою очередь несколько сглаживает шероховатость поверхности.